JP5706283B2 - Destination station and channel estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、発信局と中継局とが宛先局に対して無線信号を送信する協調伝送の技術に関する。 The present invention relates to a cooperative transmission technique in which a transmission station and a relay station transmit radio signals to a destination station.
近年、発信局と宛先局以外の無線局(中継局)に協調中継伝送(協調伝送)を行わせる事で通信特性を向上させる協調伝送(協調通信方式)が注目を集めている。協調伝送のシステムモデルは、主に中継局フォワード方式、協調システム構成、協調プロトコルの三要素により決定づけられる。 In recent years, cooperative transmission (cooperative communication scheme) that improves communication characteristics by causing cooperative radio transmission (cooperative transmission) to be performed by radio stations (relay stations) other than the source station and the destination station has attracted attention. The system model of cooperative transmission is mainly determined by the three elements of the relay station forward method, the cooperative system configuration, and the cooperative protocol.
中継局フォワード方式は、中継局が受信した信号に対してどのような信号処理を行い宛先局へ転送するかを示す。中継局フォワード方式の具体例として、DF(Decode-and-Forward)法と、AF(Amplify-and-Forward)法の二つがある。DF法では、中継局は受信した信号に対して復号と再生を行ってから宛先局へ転送する。AF法では、中継局は受信した信号に対して復号及び再生を行わず、単に増幅のみを行ってから宛先局へ転送する。 The relay station forward method indicates what kind of signal processing is performed on a signal received by the relay station and forwarded to the destination station. Specific examples of the relay station forward method include a DF (Decode-and-Forward) method and an AF (Amplify-and-Forward) method. In the DF method, the relay station decodes and reproduces the received signal and then transfers it to the destination station. In the AF method, the relay station does not decode and reproduce the received signal, but simply performs amplification before transferring it to the destination station.
協調システム構成は、協調伝送のシステム(協調伝送システム)を構成する無線局(発信局、中継局、宛先局)の個数と、協調伝送システム内で行われる協調中継のホップ数を示す。最も単純な協調システム構成は、発信局(Source;S)と宛先局(Destination;D)との間に一つの中継局(Relay;R)が存在する構成である。このような構成は、1−Relay 2−Hop(1R2H)と呼ばれる。1R2H構成では、発信局から中継局への通信と、中継局から宛先局への通信とに無線資源(時間又は周波数)の1スロットがそれぞれ割り当てられることが一般的である。そのため、協調システム全体の1周期は2スロットであるとして考察がなされる事が多い。 The cooperative system configuration indicates the number of radio stations (originating station, relay station, destination station) configuring a cooperative transmission system (cooperative transmission system) and the number of cooperative relay hops performed in the cooperative transmission system. The simplest cooperative system configuration is a configuration in which one relay station (Relay; R) exists between a source station (Source; S) and a destination station (Destination; D). Such a configuration is called 1-Relay 2-Hop (1R2H). In the 1R2H configuration, one slot of radio resources (time or frequency) is generally allocated to communication from the transmission station to the relay station and communication from the relay station to the destination station. Therefore, it is often considered that one period of the entire cooperative system is 2 slots.
協調プロトコルは、協調伝送システム全体の1周期内の無線局同士の送受信関係の組み合わせを示す。
このような協調伝送については、例えば非特許文献1や非特許文献2に記載されるように、通信特性を向上させる技術として多くの研究が行われている。
The cooperative protocol indicates a combination of transmission / reception relationships between wireless stations within one cycle of the entire cooperative transmission system.
With regard to such cooperative transmission, as described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, for example, many studies have been conducted as techniques for improving communication characteristics.
協調伝送システムでは、同一のタイムスロットにおいて発信局と中継局とが異なる信号を送信する。この場合、宛先局は、発信局が送信した信号と中継局が送信した信号との合成波を受信する。そのため、各信号に付されていたトレーニング信号が互いに干渉し合い、チャネル情報の推定精度が下がってしまう。その結果、発信局から送信された信号と中継局から送信された信号との復号精度が低下してしまうという問題があった。 In the coordinated transmission system, the transmitting station and the relay station transmit different signals in the same time slot. In this case, the destination station receives a composite wave of the signal transmitted from the transmission station and the signal transmitted from the relay station. For this reason, the training signals attached to the signals interfere with each other, and the estimation accuracy of the channel information decreases. As a result, there has been a problem that the decoding accuracy between the signal transmitted from the transmission station and the signal transmitted from the relay station is lowered.
上記事情に鑑み、本発明は、発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、宛先局におけるチャネル情報の推定精度を向上させる技術の提供を目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique for improving channel information estimation accuracy in a destination station in a cooperative transmission system that transmits different signals at the same timing between a transmission station and a relay station.
本発明の一態様は、第1のタイミングで発信局から送信された第1信号と、前記第1のタイミングの後に到来する第2のタイミングで前記発信局から送信された第2信号と、前記第2のタイミングで中継局によって中継された前記第1信号と、を受信する信号受信部と、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に関するチャネル情報である第1チャネル情報を推定する第1チャネル推定部と、前記第1チャネル情報の推定結果と、前記第1のタイミングで前記発信局が前記第1信号を送信した際の送信電力である第1送信電力と、前記第2のタイミングで前記発信局が前記第2信号を送信した際の送信電力である第2送信電力と、に基づいて前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に関するチャネル情報である第2チャネル情報を推定する第2チャネル推定部と、前記第1チャネル情報及び前記第2チャネル情報の推定結果と、前記第1送信電力及び前記第2送信電力と、に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に関するチャネル情報である第3チャネル情報を推定する第3チャネル推定部と、を備える宛先局である。 One aspect of the present invention includes a first signal transmitted from a transmission station at a first timing, a second signal transmitted from the transmission station at a second timing that arrives after the first timing, Based on a signal reception unit that receives the first signal relayed by the relay station at a second timing, and a known signal included in the first signal transmitted from the transmission station at the first timing , A first channel estimation unit that estimates first channel information that is channel information related to the first signal transmitted from the source station at the first timing, an estimation result of the first channel information, and the first A first transmission power which is a transmission power when the transmission station transmits the first signal at a timing of a first transmission power which is a transmission power when the transmission station transmits the second signal at the second timing. 2 sending A second channel estimation unit that estimates second channel information that is channel information related to the second signal transmitted from the transmission station at the second timing based on power, the first channel information, and the first channel information. Based on the estimation result of 2-channel information and the first transmission power and the second transmission power, the transmission is transmitted from the transmission station at the first timing and relayed by the relay station at the second timing. And a third channel estimation unit that estimates third channel information that is channel information related to the first signal.
本発明の一態様は、第1のタイミングで発信局から送信された第1信号と、前記第1のタイミングの後に到来する第2のタイミングで前記発信局から送信された第2信号と、前記第2のタイミングで中継局によって中継された前記第1信号と、を受信する信号受信ステップと、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に関するチャネル情報である第1チャネル情報を推定する第1チャネル推定ステップと、前記第1チャネル情報の推定結果と、前記第1のタイミングで前記発信局が前記第1信号を送信した際の送信電力である第1送信電力と、前記第2のタイミングで前記発信局が前記第2信号を送信した際の送信電力である第2送信電力と、に基づいて前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に関するチャネル情報である第2チャネル情報を推定する第2チャネル推定ステップと、前記第1チャネル情報及び前記第2チャネル情報の推定結果と、前記第1送信電力及び前記第2送信電力と、に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に関するチャネル情報である第3チャネル情報を推定する第3チャネル推定ステップと、を有するチャネル推定方法である。 One aspect of the present invention includes a first signal transmitted from a transmission station at a first timing, a second signal transmitted from the transmission station at a second timing that arrives after the first timing, Based on a signal reception step of receiving the first signal relayed by the relay station at a second timing, and a known signal included in the first signal transmitted from the source station at the first timing , A first channel estimation step for estimating first channel information that is channel information related to the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing, an estimation result of the first channel information, and the first The first transmission power, which is the transmission power when the transmission station transmits the first signal at the timing of, and the transmission power when the transmission station transmits the second signal at the second timing, A second channel estimation step of estimating second channel information that is channel information related to the second signal transmitted from the transmitting station at the second timing based on a certain second transmission power; and the first channel Information and the estimation result of the second channel information, and the first transmission power and the second transmission power, and transmitted from the transmission station at the first timing and the relay station at the second timing. A third channel estimation step of estimating third channel information that is channel information related to the first signal relayed by the first signal.
本発明により、発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、チャネル情報の推定精度を向上させることが可能となる。したがって、協調伝送システムにおいて同一のタイミングで送信された異なる信号を受信した宛先局において、それぞれの信号を精度良く分離することが可能となる。これにより、協調伝送によるダイバーシチ利得を得ることも可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve channel information estimation accuracy in a cooperative transmission system in which different signals are transmitted at the same timing between a transmission station and a relay station. Therefore, each signal can be accurately separated at the destination station that has received different signals transmitted at the same timing in the cooperative transmission system. This also makes it possible to obtain diversity gain by cooperative transmission.
図1は、本発明の一実施形態における協調伝送システム1のシステム構成を表すシステム構成図である。協調伝送システム1は、発信局1−1、中継局1−2、宛先局1−3を備える。協調伝送システム1は、1R2H(1−Relay 2−Hop)の協調システム構成を有している。協調伝送システム1では、発信局1−1から中継局1−2及び宛先局1−3への通信と、中継局1−2から宛先局1−3への通信とに、それぞれ無線資源(時間又は周波数)の1スロットが割り当てられる。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing a system configuration of a cooperative transmission system 1 according to an embodiment of the present invention. The cooperative transmission system 1 includes a transmission station 1-1, a relay station 1-2, and a destination station 1-3. The cooperative transmission system 1 has a cooperative system configuration of 1R2H (1-Relay 2-Hop). In the coordinated transmission system 1, radio resources (time) are respectively used for communication from the transmission station 1-1 to the relay station 1-2 and the destination station 1-3, and communication from the relay station 1-2 to the destination station 1-3. (Or frequency) slot is allocated.
図2は、本発明の一実施形態における協調伝送システム1の各装置の機能構成を表す概略ブロック図である。まず、協調伝送システム1の各装置の構成について説明する。発信局1−1、中継局1−2、宛先局1−3は、いずれもバスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、所定のプログラムを実行することによって機能する。なお、各装置が備える各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されても良い。各装置のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。各装置のプログラムは電気通信回線を介して伝送されても良い。 FIG. 2 is a schematic block diagram showing a functional configuration of each device of the cooperative transmission system 1 according to the embodiment of the present invention. First, the configuration of each device of the cooperative transmission system 1 will be described. Each of the transmission station 1-1, the relay station 1-2, and the destination station 1-3 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and executes predetermined programs. Function. All or some of the functions provided in each device may be realized by using hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), or a field programmable gate array (FPGA). The program of each device may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in the computer system. The program of each device may be transmitted via a telecommunication line.
発信局1−1は、チャネル符号化部11、データ変調部12、分配部13、トレーニング付加部14、パスバンド変換部15、アンテナ16を備える。宛先局1−3は、アンテナ31、ベースバンド変換部32、チャネル推定部33、データ復調部34、チャネル復号部35を備える。
The transmission station 1-1 includes a
図3は、協調伝送システム1における通信の概略を示す図である。スロットは、無線局(発信局1−1、中継局1−2、宛先局1−3の総称)が通信を行うタイミングを表す。スロット1は、スロット2の一つ前のスロットである。時刻T1、時刻T2は、それぞれスロット1、スロット2が開始する時刻に相当する。スロット1では、発信局1−1が中継局1−2及び宛先局1−3に対して信号P1をブロードキャスト送信する。スロット1の次に到来するスロット2では、発信局1−1及び中継局1−2が宛先局1−3へ信号を送信する。このとき、発信局1−1は信号P2を送信し、中継局1−2は信号P1を送信する。信号P1と信号P2とは異なる信号である。そのため、宛先局1−3は、スロット2において、発信局1−1から送信された信号P2と中継局1−2から送信された信号P1との合成波を受信する。以下、宛先局1−3がスロット2で受信する上記の合成波を受信信号と言う。 FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of communication in the cooperative transmission system 1. The slot represents the timing at which the wireless station (generic name for the transmitting station 1-1, the relay station 1-2, and the destination station 1-3) performs communication. Slot 1 is a slot immediately before slot 2. Time T1 and time T2 correspond to the time at which slot 1 and slot 2 start, respectively. In slot 1, the transmitting station 1-1 broadcasts the signal P1 to the relay station 1-2 and the destination station 1-3. In slot 2, which comes after slot 1, the transmitting station 1-1 and the relay station 1-2 transmit signals to the destination station 1-3. At this time, the transmitting station 1-1 transmits the signal P2, and the relay station 1-2 transmits the signal P1. The signal P1 and the signal P2 are different signals. Therefore, the destination station 1-3 receives a combined wave of the signal P2 transmitted from the transmission station 1-1 and the signal P1 transmitted from the relay station 1-2 in the slot 2. Hereinafter, the composite wave received by the destination station 1-3 in the slot 2 is referred to as a received signal.
宛先局1−3は、スロット1及びスロット2において、二種類の信号(信号P1及び信号P2)を受信している。このような協調プロトコルは、プロトコルIまたはMIMO(Multiple Input Multiple Output)型と呼ばれる。 The destination station 1-3 receives two types of signals (signal P1 and signal P2) in slot 1 and slot 2. Such a cooperation protocol is called a protocol I or a MIMO (Multiple Input Multiple Output) type.
以下、図2及び図3を用いて協調伝送システム1における通信の流れについて説明する。まず始めに、発信局1−1のチャネル符号化部11が、送信の対象となる情報ビットストリームに対してチャネル符号化処理を行い、符号化ビットを生成する。続いて、発信局1−1のデータ変調部12が、符号化ビットを任意の規則(たとえば、グレイ符号化等)でコンスタレーションマッピングし、複素QAMシンボルを生成する。発信局1−1の分配部13は、複素QAMシンボルを二つの異なるストリーム(複素QAMシンボルストリーム)に分配する。
Hereinafter, a communication flow in the cooperative transmission system 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. First, the
発信局1−1のトレーニング付加部14は、二つの複素QAMシンボルストリームに対しトレーニング信号等を付加して送信用の信号(後述するサブパケットに相当)を生成する。このとき、トレーニング付加部14は、分配された二つの異なるストリームに対し、同一のトレーニング信号を付加する。パスバンド変換部15は、各信号をベースバンドからパスバンドへ変換し、それぞれ異なるスロットでアンテナ16から送信する。例えば、発信局1−1のパスバンド変換部15は、複素QAMシンボルストリーム1と複素QAMシンボルストリーム2とが生成された場合は、スロット1において複素QAMシンボルストリーム1を含む信号を送信し、スロット2において複素QAMシンボルストリーム2を含む信号を送信する。
The
宛先局1−3のベースバンド変換部32は、アンテナ31を介して信号を受信する。ベースバンド変換部32は、受信した信号をパスバンドからベースバンドへ変換する。チャネル推定部33は、受信した信号のトレーニング部分に基づいてチャネル推定を行う。データ復調部34は、チャネル推定部33によるチャネル推定の結果に基づいて信号のチャネル等化を行い、データ復調処理を行う。ここで言うチャネル等化は、スロット2で発信局1−1から送信された信号と、スロット2で中継局1−2から送信された信号とが合成された信号(受信信号)から、それぞれの信号を分離する処理を含む。
The
データ復調部34は、データ復調処理を行うことによって、各複素QAMシンボルに対応する検出値を生成する。チャネル復号部35は、検出値に基づいてチャネル復号処理を実行する。チャネル復号処理の実行により、チャネル復号部35は、発信局1−1において送信の対象となった情報ビットストリームを復元する。
The data demodulator 34 generates a detection value corresponding to each complex QAM symbol by performing data demodulation processing. The
図4は、各スロットにおいて送信される信号の具体例を示す図である。図5は、各スロットにおいて送信される信号の送信タイミングの具体例を示す図である。以下、図2〜5を用いて、協調伝送システム1における通信処理の詳細について説明する。以下の説明では、各スロットで送信される信号を「サブパケット」と呼び、一つの情報ビットストリームから生成された複数の複素QAMシンボルストリームを含むサブパケットの集合を「パケット」と呼ぶ。例えば、複素QAMシンボルストリーム1を含む信号や複素QAMシンボルストリーム2を含む信号はそれぞれがサブパケットであり、この二つのサブパケットの集合がパケットである。 FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of a signal transmitted in each slot. FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of transmission timing of a signal transmitted in each slot. Hereinafter, the details of the communication processing in the cooperative transmission system 1 will be described with reference to FIGS. In the following description, a signal transmitted in each slot is referred to as a “subpacket”, and a set of subpackets including a plurality of complex QAM symbol streams generated from one information bitstream is referred to as a “packet”. For example, a signal including the complex QAM symbol stream 1 and a signal including the complex QAM symbol stream 2 are each a subpacket, and a set of these two subpackets is a packet.
各信号は、トレーニング信号を含む部分(トレーニング信号部分)と、送信対象の情報ビットストリームから生成されたQAMシンボルストリームを含む部分(データ部分)とを有する。図4において、「P1のトレーニング」、「P2のトレーニング」と記載されている矩形はトレーニング信号部分に相当する。「P1のデータ」、「P2のデータ」と記載されている矩形はデータ部分に相当する。データ部分は、複数のデータブロックで構成されており、各データブロックにQAMシンボルストリームが格納される。 Each signal has a portion including a training signal (training signal portion) and a portion including a QAM symbol stream generated from an information bit stream to be transmitted (data portion). In FIG. 4, the rectangles described as “P1 training” and “P2 training” correspond to the training signal portion. The rectangles described as “P1 data” and “P2 data” correspond to data portions. The data portion is composed of a plurality of data blocks, and a QAM symbol stream is stored in each data block.
スロット1で発信局1−1から送信される信号P1のデータ部分に格納された複素QAMシンボル値をX1とする。スロット2で発信局1−1から送信される信号P2のデータ部分に格納された複素QAMシンボル値をX2とする。
また、トレーニング信号の複素QAMシンボル値をCとする。各信号は、ベースバンドからパスバンドへ変換され、対応するスロットで送信される。発信局1−1は、信号P1を送信した後、時間D_sの経過後に信号P2を送信する。一方、中継局1−2は、発信局1−1による信号P1の送信が終わった後、時間D_rの経過後に信号P1を送信する。
The complex QAM symbol value stored in the data portion of the signal P1 transmitted from the transmitting station 1-1 in the slot 1 is assumed to be X1. Let X2 be the complex QAM symbol value stored in the data portion of the signal P2 transmitted from the transmitting station 1-1 in slot 2.
Also, let C be the complex QAM symbol value of the training signal. Each signal is converted from baseband to passband and transmitted in the corresponding slot. The transmitting station 1-1 transmits the signal P2 after the time D_s has elapsed after transmitting the signal P1. On the other hand, the relay station 1-2 transmits the signal P1 after the elapse of time D_r after the transmission of the signal P1 by the transmission station 1-1.
スロット1では、発信局1−1が中継局1−2と宛先局1−3へのブロードキャスト送信を行う。スロット1の宛先局1−3での受信信号は以下の式1で表される。
なお、以下の記載において、A_Bは、Aに対して下付き文字としてBが付されていることを表す。また、[A]は、Aの平方根を表す。また、{A}は、Aの上部にハット(^)が付されていることを表し、Aの推定値を示す。
In slot 1, the transmission station 1-1 performs broadcast transmission to the relay station 1-2 and the destination station 1-3. The received signal at the destination station 1-3 in the slot 1 is expressed by the following formula 1.
In the following description, A_B represents that B is attached as a subscript to A. [A] represents the square root of A. {A} indicates that a hat (^) is attached to the upper part of A, and indicates an estimated value of A.
P_s1は、スロット1での発信局1−1の送信電力を表す。H_sdは、発信局1−1と宛先局1−3との間のチャネル応答を表す。W_d1は、スロット1の宛先局1−3における白色付加ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise:AWGN)を表す。P_s1の値は、宛先局1−3のチャネル推定部33において既知である。
P_s1 represents the transmission power of the transmitting station 1-1 in slot 1. H_sd represents a channel response between the source station 1-1 and the destination station 1-3. W_d1 represents additive white Gaussian noise (AWGN) in the destination station 1-3 of the slot 1. The value of P_s1 is known in the
スロット1の中継局1−2における受信信号Y_r1は以下の式2で表される。
H_srは、発信局1−1と中継局1−2との間のチャネル応答を表す。W_r1は、スロット1の中継局1−2でのAWGN(白色付加ガウス雑音)を表す。スロット1で中継局1−2が受信した信号Y_r1は、増幅係数α_γで増幅され、スロット2で宛先局1−3へ送出される。 H_sr represents a channel response between the transmission station 1-1 and the relay station 1-2. W_r1 represents AWGN (white additive Gaussian noise) at the relay station 1-2 in the slot 1. The signal Y_r1 received by the relay station 1-2 in the slot 1 is amplified by the amplification coefficient α_γ and transmitted to the destination station 1-3 in the slot 2.
スロット2では、発信局1−1及び中継局1−2が宛先局1−3に信号を送信する。双方から同時に送信されるため、スロット2の宛先局1−3における受信信号Y_d2は以下の式3で表される。
ここで、P_r2は、スロット2の中継局1−2の送信電力を表す。したがって、[(P_s1)(P_r2)]は、スロット1の発信局1−1の送信電力と、スロット2の中継局1−2の送信電力との積を表す。P_s2は、スロット2の発信局1−1の送信電力を表す。P_s2及びP_r2の値は、P_s1の値と同様に、宛先局1−3のチャネル推定部33において既知である。
Here, P_r2 represents the transmission power of relay station 1-2 in slot 2. Therefore, [(P_s1) (P_r2)] represents the product of the transmission power of the transmission station 1-1 in slot 1 and the transmission power of the relay station 1-2 in slot 2. P_s2 represents the transmission power of the transmitting station 1-1 in slot 2. The values of P_s2 and P_r2 are known in the
式1と式3より、以下の式4が成立する。
式4において、H_11はスロット1における発信局1−1と宛先局1−3との間の伝搬経路のチャネル情報(以下、「第1チャネル情報」という。)を表し、H_21はスロット1において発信局1−1から送信されスロット2において中継局1−2を経由して宛先局1−3に届く伝搬経路のチャネル情報(以下、「第3チャネル情報」という。)を表し、H_22はスロット2における発信局1−1と宛先局1−3との間の伝搬経路のチャネル情報(以下、「第2チャネル情報」という。)を表す。各値は、それぞれ以下のように表される。 In Expression 4, H_11 represents channel information (hereinafter referred to as “first channel information”) of a propagation path between the transmitting station 1-1 and the destination station 1-3 in the slot 1, and H_21 is transmitting in the slot 1. The channel information of the propagation path transmitted from the station 1-1 and reaching the destination station 1-3 via the relay station 1-2 in the slot 2 (hereinafter referred to as “third channel information”), H_22 represents the slot 2 The channel information (hereinafter referred to as “second channel information”) of the propagation path between the source station 1-1 and the destination station 1-3 in FIG. Each value is expressed as follows.
宛先局1−3のチャネル推定部33は、H_11(第1チャネル情報)、H_21(第3チャネル情報)、H_22(第2チャネル情報)の各値を推定する。各値の推定処理は以下の通りである。
The
まず、チャネル推定部33は、スロット1で受信したトレーニング信号を用いて、式1に基づき、第1チャネル情報を推定する。具体的には、チャネル推定部33は、式1のX_1に対してトレーニング信号Cを代入することによって、第1チャネル情報を推定する。チャネル推定部33は、トレーニング信号及びP_s1を予め記憶している。チャネル推定部33は、記憶している値や受信したトレーニング信号に基づいて、LS法やLMMSE法などの推定法を用いて、第1チャネル情報の推定値{H_11}を算出する。スロット1では、中継局1−2はトレーニング信号を送信していない。そのため、チャネル推定部33は、干渉を受けていないトレーニング信号に基づいて第1チャネル情報を推定できる。したがって、チャネル推定部33は、精度良く第1チャネル情報を推定できる。
First, the
次に、チャネル推定部33は、第2チャネル情報を推定する。チャネル推定部33は、スロット1及びスロット2の期間において、発信局1−1と宛先局1−3との間のチャネル応答(H_sd)は一定であるという前提で処理を行う。スロット1及びスロット2の期間は短いため、チャネル応答の変化は微小である。そのため、このような前提で処理を行ったとしてもチャネル情報の推定精度に大きな悪影響はない。このような前提に基づいて式5及び式7を変形すると、以下に示す式8が得られる。チャネル推定部33は、以下の式8に対し、算出した{H_11}と、予め記憶しているP_s1及びP_s2を代入することによって、第2チャネル情報の推定値{H_22}を算出する。
Next, the
すなわち、チャネル推定部33は、スロット1における信号P1の送信電力P_s1と、スロット2における信号P2の送信電力P_s2との比(それぞれの値の平方根の比)を第1チャネル情報の推定値{H_11}に乗じることによって、第2チャネル情報の推定値{H_22}を算出する。
That is, the
次に、チャネル推定部33は、第3チャネル情報を推定する。以下、第3チャネル情報の推定処理について二つの推定処理(第1推定処理、第2推定処理)を説明する。チャネル推定部33は、第1推定処理を行うことによって第3チャネル情報を推定しても良いし、第2推定処理を行うことによって第3チャネル情報を推定しても良い。
Next, the
<第1推定処理>
式3の右辺及び左辺において、{H_22}Cを減算すると、式9が得られる。なお、Cはチャネル推定部33が予め記憶しているトレーニング信号である。
By subtracting {H — 22} C on the right and left sides of Equation 3, Equation 9 is obtained. C is a training signal stored in advance by the
式9の右辺第2項は推定誤差による雑音成分であり、式9の右辺第3項は雑音成分AWGNである。第1推定処理において、チャネル推定部33は、この二つの項の値がゼロとみなして推定を行う。いずれの項の値も理想状態ではゼロとなるため、このような前提で推定処理を行っても推定精度に大きな悪影響は無い。
The second term on the right side of Equation 9 is a noise component due to the estimation error, and the third term on the right side of Equation 9 is the noise component AWGN. In the first estimation process, the
第1推定処理を行うチャネル推定部33は、式9のY_d2に対して、スロット2で受信したトレーニング信号を代入することによって、第3チャネル情報H_21の値を推定する。すなわち、第1推定処理を行うチャネル推定部33は、スロット2で受信した合成信号から、トレーニング信号と第2チャネル情報の推定値との乗算結果を減算する。そして、チャネル推定部33は、減算結果と、予め記憶しているトレーニング信号との比に基づいて第3チャネル情報を推定する。
The
<第2推定処理>
式4において、Y_d1(スロット1で受信されたトレーニング信号)に所定の係数(送信電力比:[P_s2]/[P_s1])を乗算してY_d2(スロット2で受信されたトレーニング信号)から減算すると、式10が得られる。
In Equation 4, when Y_d1 (the training signal received in slot 1) is multiplied by a predetermined coefficient (transmission power ratio: [P_s2] / [P_s1]) and subtracted from Y_d2 (the training signal received in slot 2) Equation 10 is obtained.
ここで、スロット1における発信局1−1の送信電力(P_s1)と、スロット2における発信局1−1の送信電力(P_s2)とは、いずれも宛先局1−3のチャネル推定部33によって予め記憶されている。また、右辺の第2項の値及び右辺の第3項の値は、いずれも雑音成分AWGNである。第2推定処理において、この二つの項の値はゼロとみなして推定を行う。いずれの項の値も理想状態ではゼロとなるため、このような推定処理を行っても推定精度に大きな悪影響は無い。
Here, both the transmission power (P_s1) of the transmission station 1-1 in the slot 1 and the transmission power (P_s2) of the transmission station 1-1 in the slot 2 are previously determined by the
第2推定処理を行うチャネル推定部33は、式10に基づいて第3チャネル情報を推定する。すなわち、第2推定処理を行うチャネル推定部33は、スロット2で受信した合成信号におけるトレーニング信号から、スロット1で受信したトレーニング信号と送信電力比との乗算結果を減算する。そして、チャネル推定部33は、減算結果と、予め記憶しているトレーニング信号との比に基づいて第3チャネル情報を推定する。
The
図6は、本発明の一実施形態における協調伝送システム1の宛先局1−3の処理の流れを示すフローチャートである。まず、ベースバンド変換部32が、スロット1のタイミングでアンテナ31を介して信号P1を受信する(ステップS101)。次に、ベースバンド変換部32が、スロット2のタイミングでアンテナ31を介して合成信号を受信する(ステップS102)。ベースバンド変換部32は、受信した各信号をパスバンドからベースバンドへ変換する。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of the destination station 1-3 of the cooperative transmission system 1 according to the embodiment of the present invention. First, the
チャネル推定部33は、スロット1で受信した信号P1のトレーニング部分に基づいて、第1チャネル情報を推定する(ステップS103)。次に、チャネル推定部33は、第1チャネル情報の推定値に基づいて、第2チャネル情報を推定する(ステップS104)。そして、チャネル推定部33は、スロット2で受信した合成信号のトレーニング部分に基づいて、第3チャネル情報を推定する(ステップS105)。
The
データ復調部34は、チャネル推定部33によるチャネル推定の結果に基づいて信号のチャネル等化を行い、データ復調処理を行う(ステップS106)。データ復調部34は、データ復調処理を行うことによって、各複素QAMシンボルに対応する検出値を生成する。チャネル復号部35は、検出値に基づいてチャネル復号処理を実行する(ステップS107)。チャネル復号処理の実行により、チャネル復号部35は、発信局1−1において送信の対象となった情報ビットストリームを復元する。
The data demodulator 34 equalizes the channel of the signal based on the result of channel estimation by the
以下、このように構成された宛先局1−3による効果について説明する。
スロット2では、発信局1−1から送信された信号と中継局1−2から送信された信号とが合成されて宛先局1−3によって受信される。そのため、それぞれの信号のトレーニング信号部分についても相互干渉が生じる。したがって、従来の協調伝送システムでは、宛先局1−3において、H_21及びH_22を適正に推定することができなかった。これに対し、本願発明の一実施形態における協調伝送システム1の宛先局1−3は、上述した構成により、H_11のみならず、H_21及びH_22の値を精度良く推定することができる。すなわち、上記構成の宛先局1−3は、発信局1−1及び中継局1−2から受信したそれぞれのトレーニング信号を分離し、チャネル情報の推定精度を向上させることができる。
Hereinafter, effects of the destination station 1-3 configured as described above will be described.
In the slot 2, the signal transmitted from the transmission station 1-1 and the signal transmitted from the relay station 1-2 are combined and received by the destination station 1-3. Therefore, mutual interference also occurs in the training signal portion of each signal. Therefore, in the conventional cooperative transmission system, H_21 and H_22 cannot be properly estimated in the destination station 1-3. On the other hand, the destination station 1-3 of the cooperative transmission system 1 according to the embodiment of the present invention can accurately estimate not only H_11 but also the values of H_21 and H_22 with the above-described configuration. That is, the destination station 1-3 having the above configuration can separate the training signals received from the transmission station 1-1 and the relay station 1-2, and improve the estimation accuracy of the channel information.
<変形例>
マルチキャリアシステムには、様々な種類がある。例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システム、直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:OFDMA)システム、マルチキャリア符号分割多元接続(Multi Carrier-Code Division Multiple Access:MC−CDMA)システム等がある。上述したチャネル推定部33の処理は、これらのマルチキャリア方式に適用されても良い。
<Modification>
There are various types of multi-carrier systems. For example, there are OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) systems, Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) systems, Multi-Carrier Code Division Multiple Access (MC-CDMA) systems, and the like. . The processing of the
上述した協調伝送システム1では、中継局フォワード方式としてAF法が適用されている。しかしながら、他の中継局フォワード方式が適用されても良い。例えば、CF(Compress-and-Forward)法やDF法などが適用されても良い。 In the cooperative transmission system 1 described above, the AF method is applied as the relay station forward method. However, other relay station forward methods may be applied. For example, a CF (Compress-and-Forward) method, a DF method, or the like may be applied.
上述した協調伝送システム1では、各無線局のアンテナ数が1本ずつである。すなわち、SISO(Single Input Single Output)システムの適用例について説明した。これに対し、各無線局の全て又は一部が複数本のアンテナを持つように構成されても良い。すなわち、協調伝送システム1は、MIMOシステムとして構成されても良い。
上述した協調伝送システム1の構成は1R2Hであるが、協調伝送システム1の構成はこれに限定されない。
上述した協調伝送システム1の構成では、チャネル推定部33は既知の値(P_s1、P_s2、P_r2)を予め記憶しているが、チャネル推定部33は受信した信号に含まれる情報に基づいて上記各既知の値を取得しても良い。
In the cooperative transmission system 1 described above, each radio station has one antenna. That is, an application example of a SISO (Single Input Single Output) system has been described. On the other hand, all or some of the wireless stations may be configured to have a plurality of antennas. That is, the cooperative transmission system 1 may be configured as a MIMO system.
The configuration of the cooperative transmission system 1 described above is 1R2H, but the configuration of the cooperative transmission system 1 is not limited to this.
In the configuration of the cooperative transmission system 1 described above, the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
1…協調伝送システム,1−1…発信局,1−2…中継局,1−3…宛先局, 11…チャネル符号化部, 12…データ変調部, 13…分配部, 14…トレーニング付加部, 15…パスバンド変換部, 16,31…アンテナ, 32…ベースバンド変換部, 33…チャネル推定部, 34…データ復調部, 35…チャネル復号部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cooperative transmission system, 1-1 ... Originating station, 1-2 ... Relay station, 1-3 ... Destination station, 11 ... Channel encoding part, 12 ... Data modulation part, 13 ... Distribution part, 14 ... Training addition part , 15 ... Passband converter, 16, 31 ... Antenna, 32 ... Baseband converter, 33 ... Channel estimator, 34 ... Data demodulator, 35 ... Channel decoder
Claims (4)
前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に関するチャネル情報である第1チャネル情報を推定する第1チャネル推定部と、
前記第1チャネル情報の推定結果と、前記第1のタイミングで前記発信局が前記第1信号を送信した際の送信電力である第1送信電力と、前記第2のタイミングで前記発信局が前記第2信号を送信した際の送信電力である第2送信電力と、に基づいて前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に関するチャネル情報である第2チャネル情報を推定する第2チャネル推定部と、
前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に含まれる既知信号と前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に含まれる既知信号との合成信号と、前記第2チャネル情報の推定結果と、予め記憶された既知信号と、に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に関するチャネル情報である第3チャネル情報を推定する第3チャネル推定部と、
を備える宛先局。 A first signal transmitted from the transmitting station at a first timing, a second signal transmitted from the transmitting station at a second timing that arrives after the first timing, and a relay station at the second timing A signal receiving unit for receiving the first signal relayed by
Channel information relating to the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing based on a known signal included in the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing. A first channel estimator for estimating channel information;
The estimation result of the first channel information, the first transmission power that is the transmission power when the transmission station transmits the first signal at the first timing, and the transmission station at the second timing Based on the second transmission power that is the transmission power at the time of transmitting the second signal, second channel information that is channel information related to the second signal transmitted from the source station at the second timing is estimated. A second channel estimation unit;
The known signal included in the first signal transmitted from the transmission station at the first timing and relayed by the relay station at the second timing and the first signal transmitted from the transmission station at the second timing. Two signals transmitted from the source station at the first timing based on a combined signal of known signals included in two signals , an estimation result of the second channel information, and a previously stored known signal . A third channel estimation unit that estimates third channel information that is channel information related to the first signal relayed by the relay station at the timing of:
Destination station comprising.
前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に関するチャネル情報である第1チャネル情報を推定する第1チャネル推定ステップと、
前記第1チャネル情報の推定結果と、前記第1のタイミングで前記発信局が前記第1信号を送信した際の送信電力である第1送信電力と、前記第2のタイミングで前記発信局が前記第2信号を送信した際の送信電力である第2送信電力と、に基づいて前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に関するチャネル情報である第2チャネル情報を推定する第2チャネル推定ステップと、
前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に含まれる既知信号と前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に含まれる既知信号との合成信号と、前記第2チャネル情報の推定結果と、予め記憶された既知信号と、に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に関するチャネル情報である第3チャネル情報を推定する第3チャネル推定ステップと、
を有するチャネル推定方法。 A first signal transmitted from the transmitting station at a first timing, a second signal transmitted from the transmitting station at a second timing that arrives after the first timing, and a relay station at the second timing Receiving the first signal relayed by: a signal receiving step;
Channel information relating to the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing based on a known signal included in the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing. A first channel estimation step for estimating channel information;
The estimation result of the first channel information, the first transmission power that is the transmission power when the transmission station transmits the first signal at the first timing, and the transmission station at the second timing Based on the second transmission power that is the transmission power at the time of transmitting the second signal, second channel information that is channel information related to the second signal transmitted from the source station at the second timing is estimated. A second channel estimation step;
The known signal included in the first signal transmitted from the transmission station at the first timing and relayed by the relay station at the second timing and the first signal transmitted from the transmission station at the second timing. Two signals transmitted from the source station at the first timing based on a combined signal of known signals included in two signals , an estimation result of the second channel information, and a previously stored known signal . A third channel estimation step of estimating third channel information which is channel information related to the first signal relayed by the relay station at the timing of
A channel estimation method comprising:
前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に関するチャネル情報である第1チャネル情報を推定する第1チャネル推定部と、
前記第1チャネル情報の推定結果と、前記第1のタイミングで前記発信局が前記第1信号を送信した際の送信電力である第1送信電力と、前記第2のタイミングで前記発信局が前記第2信号を送信した際の送信電力である第2送信電力と、に基づいて前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に関するチャネル情報である第2チャネル情報を推定する第2チャネル推定部と、
前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる前記既知信号と、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に含まれる既知信号と前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に含まれる既知信号との合成信号と、前記第1送信電力及び前記第2送信電力と、予め記憶された既知信号と、に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に関するチャネル情報である第3チャネル情報を推定する第3チャネル推定部と、
を備える宛先局。 A first signal transmitted from the transmitting station at a first timing, a second signal transmitted from the transmitting station at a second timing that arrives after the first timing, and a relay station at the second timing A signal receiving unit for receiving the first signal relayed by
Channel information relating to the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing based on a known signal included in the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing. A first channel estimator for estimating channel information;
The estimation result of the first channel information, the first transmission power that is the transmission power when the transmission station transmits the first signal at the first timing, and the transmission station at the second timing Based on the second transmission power that is the transmission power at the time of transmitting the second signal, second channel information that is channel information related to the second signal transmitted from the source station at the second timing is estimated. A second channel estimation unit;
Said known signal included in the first signal transmitted from the originating station by the first timing, which is relayed by the relay station transmitted the second timing from the originating station by the first timing and the combined signal with a known signal included in the second signal transmitted from the originating station by the known signal and the second timing included in said first signal, the first transmission power and the second transmission power and A third channel which is channel information related to the first signal transmitted from the transmission station at the first timing and relayed by the relay station at the second timing based on a known signal stored in advance A third channel estimator for estimating information;
Destination station comprising.
前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に関するチャネル情報である第1チャネル情報を推定する第1チャネル推定ステップと、
前記第1チャネル情報の推定結果と、前記第1のタイミングで前記発信局が前記第1信号を送信した際の送信電力である第1送信電力と、前記第2のタイミングで前記発信局が前記第2信号を送信した際の送信電力である第2送信電力と、に基づいて前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に関するチャネル情報である第2チャネル情報を推定する第2チャネル推定ステップと、
前記第1のタイミングで前記発信局から送信された前記第1信号に含まれる前記既知信号と、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に含まれる既知信号と前記第2のタイミングで前記発信局から送信された前記第2信号に含まれる既知信号との合成信号と、前記第1送信電力及び前記第2送信電力と、予め記憶された既知信号と、に基づいて、前記第1のタイミングで前記発信局から送信され前記第2のタイミングで前記中継局によって中継された前記第1信号に関するチャネル情報である第3チャネル情報を推定する第3チャネル推定ステップと、
を有するチャネル推定方法。 A first signal transmitted from the transmitting station at a first timing, a second signal transmitted from the transmitting station at a second timing that arrives after the first timing, and a relay station at the second timing Receiving the first signal relayed by: a signal receiving step;
Channel information relating to the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing based on a known signal included in the first signal transmitted from the transmitting station at the first timing. A first channel estimation step for estimating channel information;
The estimation result of the first channel information, the first transmission power that is the transmission power when the transmission station transmits the first signal at the first timing, and the transmission station at the second timing Based on the second transmission power that is the transmission power at the time of transmitting the second signal, second channel information that is channel information related to the second signal transmitted from the source station at the second timing is estimated. A second channel estimation step;
Said known signal included in the first signal transmitted from the originating station by the first timing, which is relayed by the relay station transmitted the second timing from the originating station by the first timing and the combined signal with a known signal included in the second signal transmitted from the originating station by the known signal and the second timing included in said first signal, the first transmission power and the second transmission power and A third channel which is channel information related to the first signal transmitted from the transmission station at the first timing and relayed by the relay station at the second timing based on a known signal stored in advance A third channel estimation step for estimating information;
A channel estimation method comprising:
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